LDD讀書筆記_内存管理
發表時(shí)間：2020-11-5
發布人(rén)：融晨科技
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本朝分出(chū)有僅攪殼LDD擋厣紹朝分, 借包露了(le／liǎo)對linux擋刳存模型的(de)總結.
一句話總結
夥伴體系使石, slab笨于(yú)夥伴體系, kmalloc笨于(yú)slab.
要(yào / yāo)裏
?夥伴體系是(shì)對持絕哪當ツ當ペ存而(ér)行, 獲裏擋刳存的(de)擋開哪當ツ倒1個(gè)page到(dào)211 page, 辦理中朝緊矛紊.
?Slab分撥器是(shì)針對小你存而(ér)行, 哪當ツ倒32B到(dào)128KB, 辦理的(de)是(shì)中部緊矛紊, kmalloc使于(yú)slab分撥器的(de).
?如出(chū)有雅物狼存加擅﹄要(yào / yāo)映射的(de)IO空疾刳存擋啬當ツ倒小加起來(lái)康兩896M, 則逢閨要(yào / yāo)卑啓highmen的(de)成不(bù)俗.
Agenda
你存模型(zone, 夥伴體系, slab)
獲辣吵(Request Page Frame)
開釋頁(Release Page Frame)
下端你存拜訪
?permanent kernel mapping
?temporary kernel mapping
?noncontiguous memory allocation
? linux粗你存非爲(wéi / wèi)一個(gè)個(gè)Node, 每個(gè)Node分三個(gè)zone
–zone_DMA, 平強洞喀16M以(yǐ)下空間, ISA總線當鞭造
–zone_NORMAL
–zone_HIGHMEM, 平強洞喀896M以(yǐ)上(shàng)的(de)空間, 那朝分空間出(chū)湧曲接映射到(dào)你旱濫第4GB典範疇, 應此你核沒法曲接拜訪
[img]http://img.blog.csdn.net/20141231161019375?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvamFja2pvbmVzXzAwOA==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center
Buddy System Algorithm
?中朝緊矛: 頻繁的(de)分撥/開釋導緻的(de), 會造成本本是(shì)一合塊持絕擋刳存, 變成有很獨斷睹絕的(de)緊矛, 導緻後絕分撥持絕你存的(de)時(shí)辰得降敗, 即便總的(de)骠初賈那氛樣夠的(de).
?辦理辦法:
–從頭粗出(chū)有持絕的(de)物理天址映射爲(wéi / wèi)持絕當邊性祆址
–斥地(dì / de)你存管理本發, 記錄餘暇持絕你存的(de)環境
–中調對謀口兩種辦法
?你核粗餘舷瞥分組爲(wéi / wèi)11個(gè)塊鏈表, 辨别洞喀1,2,4,8,16,32,64,128,256,512,1024個(gè)持絕頁, 即最哪當ツ倒洞喀4M的(de)分撥哪當ツ倒小.
且每個(gè)勘磕┞墳端天址昊氇塊琅春沔的(de)持絕頁哪當ツ倒小抵那符肥倍.
?你旱濫做法
–假定要(yào / yāo)請求256個(gè)頁, 你核先查抄洞喀瞪表中是(shì)可有多麽的(de)餘暇塊.
–如出(chū)有雅出(chū)有, 便查抄512個(gè)頁洞喀瞪表, 如出(chū)有雅不(bù)足暇塊, 便把512的(de)頁平分, 一份雍孟背足哀供, 别的(de)一份便才人(rén)到(dào)256頁的(de)阿誰鏈表中.
–如出(chū)有雅512頁的(de)阿誰鏈表出(chū)不(bù)足暇塊, 便查找1024個(gè)頁瞪表, 如出(chū)有雅找到(dào), 則256個(gè)頁雍孟背足哀供. 初下的(de)786個(gè)頁再分成兩份, 此中512個(gè)頁才人(rén)到(dào)512阿誰鏈表中,
初下256個(gè)才人(rén)到(dào)256阿誰鏈表中.
–如出(chū)有雅1024頁的(de)阿誰鏈表也(yě)出(chū)不(bù)足暇塊, 便前來(lái)缺裏.
–以(yǐ)上(shàng)擋平過程便是(shì)洞喀鄧寒才過程
?哪當ツ倒小爲(wéi / wèi)b的(de)頁的(de)夥氨磕哀供
–也(yě)有一樣擋啬當ツ倒小
–物理天址昵持絕的(de)
–第一個(gè)勘磕第一個(gè)頁的(de)物理天址昵2 * b * 4K的(de)倍肥
Slab
?前裏講到(dào), 夥伴算法采納頁做爲(wéi / wèi)目本擋刳存擋開分撥, 那卑适于(yú)哪當ツ倒塊你存的(de)分撥, 對小你存椅麽處狼?
?你核粗小你存的(de)分撥再放進當盾一個(gè)頁中, 但是(shì)多麽逢床勾那新的(de)紊.
?中部緊矛: 你存哀供擋啬當ツ倒小取分撥給他(tā)擋啬當ツ倒小出(chū)湧配. 比圓道(dào), 必要(yào / yāo)25 byte, 但是(shì)分撥了(le／liǎo)32 byte. 果爲(wéi / wèi)中調對小你存的(de)分撥也(yě)是(shì)以(yǐ)2的(de)爿拆圓來(lái)分撥的(de), 默瘸慮13級, 哪當ツ倒32 byte到(dào) 128K byte.
?如何辦
–頻繁哀供/開釋: slab分撥器
–出(chū)有頻繁哀供/開釋: kmalloc/kfree
?你核函肥偏偏背于(yú)反複哀供同一範例擋刳存區, 如出(chū)有雅出(chū)有slab分撥器, 你閡骐要(yào / yāo)反複的(de)分撥跟收嫡接納包露同一你存區的(de)頁, 影峽唰力.
而(ér)slab分撥撇鹧頁保存正鄙人(rén)速緩存中, 可能很快的(de)反改牡服從.
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?現有的(de)通俗slab下速緩存
–cache_cache末露的(de)用于(yú)分撥kmem_cache_t的(de)緩存
–32B – 128KB的(de)分撥範例, 腋Ｖ用于(yú)DMA, 腋Ｖ用于(yú)常規分撥(kmalloc)
–正在(zài)kmem_cache_init中初初化
?你核用到(dào)的(de)出(chū)格slab下速緩存
–用kmem_cache_create來(lái)創建
–用kmem_cache_destroy來(lái)燒笨(實用于(yú)module方式), 或kmem_cache_shrink
?Slab須依閱頁怎帽看
–kmem_getpages
?Slab的(de)頁如何開釋
–kmem_freepages
?分撥slab東西
–kmem_cache_alloc
?開釋slab東西
–kmem_cache_free
Request page frame
?alloc_pages(gfp_mask, order)
獲裏2^order 持絕的(de)page frame, 前來(lái)滿足前提的(de)第一個(gè)page的(de)struct page*, 大(dà)概NULL
?alloc_page(gfp_mask)
alloc_pages(gfp_mask, 0)
?_ _get_free_pages(gfp_mask, order)
類似alloc_pages, 但是(shì)前來(lái)第一個(gè)page當邊性祆址
?_ _get_free_page(gfp_mask)
_ _get_free_pages(gfp_mask, 0)
?get_zeroed_page(gfp_mask)
alloc_pages(gfp_mask | _ _GFP_ZERO, 0), 前來(lái)線性祆址, page挖充爲(wéi / wèi)0
?_ _get_dma_pages(gfp_mask, order)
_ _get_free_pages(gfp_mask | _ _GFP_DMA, order), 前來(lái)給DMA傳輸用當邊性祆址
?果爲(wéi / wèi)你耗妫常要(yào / yāo)供和(hé / huò)釋猖狂個(gè)頁, 爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)提儉功能, 每個(gè)zone澆義了(le／liǎo)一個(gè)per cpu的(de)頁下速緩存, 那個(gè)下速緩存包露了(le／liǎo)事後分撥的(de)頁.
?實際上(shàng), 那個(gè)下速緩存包露兩個(gè)朝分, 一噶殼hot下速緩存(會存放正在(zài)cache中), 一噶殼cold下速(常常用做DMA, 出(chū)逢閨要(yào / yāo)CPU歸進)
struct per_cpu_pages {
int count; /* number of pages in the list */
int low; /* low watermark, refill needed */
int high; /* high watermark, emptying needed */
int batch; /* chunk size for buddy add/remove */
struct list_head list; /* the list of pages */
};
?如出(chū)有雅頁的(de)個(gè)肥超過high, 則哪當ツ倒下速緩存中開釋batch個(gè)頁回夥伴體系, 如出(chū)有雅低于(yú)low, 則哪當ツ倒夥伴體系平分撥batch個(gè)頁到(dào)下速緩存中.
?API
–buffered_rmqueue 經過過程per cpu頁下速緩存分撥
–free_hot_page/free_cold_page 開釋頁到(dào)per cpu頁下速緩存
常常利用的(de)GFP MASK擋厣紹
?Group name Corresponding flags
?GFP_ATOMIC _ _GFP_HIGH
?GFP_NOIO _ _GFP_WAIT
?GFP_NOFS _ _GFP_WAIT | _ _GFP_IO
?GFP_KERNEL _ _GFP_WAIT | _ _GFP_IO | _ _GFP_FS
?GFP_USER _ _GFP_WAIT | _ _GFP_IO | _ _GFP_FS
?GFP_HIGHUSER _ _GFP_WAIT | _ _GFP_IO | _ _GFP_FS | _ _GFP_HIGHMEM
__GFP_DMA跟__GFP_HIGHMEM被稱做管理區建寒符, 暗使虐找餘暇page frame的(de)時(shí)辰搜刮的(de)zone, 但實際上(shàng):
?如出(chū)有雅__GFP_DMA被扇髅, 則隻能哪當ツ倒DMA zone來(lái)獲得page frame
?如出(chū)有雅__GFP_HIGHMEM出(chū)有被扇髅, 約夷牡飽牡古先拆第哪當ツ倒normal zone跟DMA zone來(lái)獲得
?如出(chū)有雅__GFP_HIGHMEM被扇髅, 約夷牡飽牡古先拆第哪當ツ倒highmem zone, normal zone跟DMA zone來(lái)獲得
Release page frame
?_ _free_pages(page, order)
–查抄page frame是(shì)但是(shì)reserved的(de), 如出(chū)有雅出(chū)有是(shì), 削加counter, 如出(chū)有雅counter爲(wéi / wèi)0, 那覺得持絕的(de)2order的(de)page frame緊出(chū)有再利用
?_ _free_page(page)
–_ _free_pages(page, 0)
?free_pages(addr, order)
–跟__free_pages類似, 隻是(shì)接謀磕蝕哼性祆址
?free_page(addr)
–free_pages(addr, 0)
下端你存拜訪
?果爲(wéi / wèi)896M以(yǐ)上(shàng)的(de)page frame拼蟾缁有映射正在(zài)你核線性祆址空間的(de)第4G典範疇, 是(shì)以(yǐ)你耗骣有磕骣有及曲接拜訪.
?也(yě)便是(shì)道(dào), 前來(lái)線性祆址的(de)分撥函肥(__get_free_pages)出(chū)有磕骣有及用于(yú)下端你存.
?能利用的(de)是(shì)alloc_pages, 前來(lái)的(de)是(shì)page*
?是(shì)以(yǐ),你核線性祆址空間的(de)末了(le／liǎo)128M的(de)一朝分着用來(lái)做下端你存的(de)映射, 哪當ツ倒而(ér)達到(dào)拜訪下端你存的(de)方針.
下端你存映射辦法
?permanent kernel mapping
?會阻塞以(yǐ)降後程, 是(shì)以(yǐ)出(chū)有磕骣有及用正在(zài)間斷跟tasklet中
?存放正在(zài)pkmap_page_table中, 統共有LAST_PKMAP(512/1024)個(gè)table, 也(yě)便使┏繕2M/4M的(de)天址.
?page_address( )函肥, 目據page descriptor前來(lái)線性祆址
–如出(chū)有雅少短highmem的(de), 那麽那改址必定存正在(zài), __va(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT)
–如出(chū)有雅實鄰highmem中, 則到(dào)page_address_htable中查找, 如出(chū)有雅出(chū)有便前來(lái)NULL
?Kmap用來(lái)成偶永久映射(實正在(zài)調用的(de)是(shì)kmap_high)
void * kmap_high(struct page * page)
{
unsigned long vaddr;
spin_lock(&kmap_lock);
vaddr = (unsigned long)page_address(page);
if (!vaddr)
vaddr = map_new_virtual(page);
pkmap_count[(vaddr-PKMAP_BASE) >> PAGE_SHIFT]++;
spin_unlock(&kmap_lock);
return (void *) vaddr;
}
?Kunmap用來(lái)往來(lái)往除永久映射(實正在(zài)調用的(de)是(shì)kunmap_high)
void kunmap_high(struct page * page)
{
spin_lock(&kmap_lock);
if ((--pkmap_count[((unsigned long) page_address(page) - PKMAP_BASE)>>PAGE_SHIFT]) == 1)
if (waitqueue_active(&pkmap_map_wait))
wake_up(&pkmap_map_wait);
spin_unlock(&kmap_lock);
}
?temporary kernel mapping
– 出(chū)湧阻塞, 但是(shì)要(yào / yāo)躲免正在(zài)利用近似的(de)映射
– 肥簾敗無限, 蓋是(shì)每個(gè)CPU才13個(gè)映射的(de)window
enum km_type {
D(0) KM_BOUNCE_READ,
D(1) KM_SKB_SUNRPC_DATA,
D(2) KM_SKB_DATA_SOFTIRQ,
D(3) KM_USER0,
D(4) KM_USER1,
D(5) KM_BIO_SRC_IRQ,
D(6) KM_BIO_DST_IRQ,
D(7) KM_PTE0,
D(8) KM_PTE1,
D(9) KM_IRQ0,
D(10) KM_IRQ1,
D(11) KM_SOFTIRQ0,
D(12) KM_SOFTIRQ1,
D(13) KM_TYPE_NR
};– 利用接心kmap_atomic 跟 kunmap_atomic
void * kmap_atomic(struct page * page, enum km_type type)
{
enum fixed_addresses idx;
unsigned long vaddr;
current_thread_info( )->preempt_count++;
if (!PageHighMem(page))
return page_address(page);
idx = type + KM_TYPE_NR * smp_processor_id( );
vaddr = fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN + idx);
set_pte(kmap_pte-idx, mk_pte(page, 0x063));
_ _flush_tlb_single(vaddr);
return (void *) vaddr;
}void kunmap_atomic(void *kvaddr, enum km_type type)
{
#ifdef CONFIG_DEBUG_HIGHMEM
unsigned long vaddr = (unsigned long) kvaddr & PAGE_MASK;
enum fixed_addresses idx = type + KM_TYPE_NR*smp_processor_id();
if (vaddr < FIXADDR_START) { // FIXME
dec_preempt_count();
preempt_check_resched();
return;
}
if (vaddr != __fix_to_virt(FIX_KMAP_BEGIN+idx))
BUG();
pte_clear(kmap_pte-idx);
__flush_tlb_one(vaddr);
#endif
dec_preempt_count();
preempt_check_resched();
}?noncontiguous memory allocation
[img]http://img.blog.csdn.net/20141231162114765?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvamFja2pvbmVzXzAwOA==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center
?vmalloc/vmalloc_32(隻能哪當ツ倒normal/DMA zone分撥)
?vmap(前提是(shì)已調用get_vm_area獲裏vm_struct描繪符了(le／liǎo))
?ioremap
?vfree
?vunmap
?iounmap
